固井与完井基础定义
8固井、完井与试油
二、完井方式选择
完井方式选择需考虑的因素
油田地质及油藏工程条件
采油工程技术措施要求
块薄多古气 状互套潜顶 油油油山、 层层层油底
藏水 油 层
层层裂高 间间缝陡 渗压性角 透力地地 率差层层 差异 异
一般要求水泥环在最上部油层50～100m以上。
其次节 油气井完成
完井工程：
是连接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻 开油层到固井、完井、下生产管柱、排液、诱导油流， 直至投产的工艺过程组成的系统工程。
完井工程设计的任务
★ 对油气层潜在损害进展评价，提出相应爱护措施，尽 可能削减对储层的损害，使油气层与井筒间保持良好的 连通条件，最大程度发挥其产能；
射孔 液性 能要 求
① 密度可调整 ② 腐蚀性小 ③ 高温下性能稳定 ④ 无固相 ⑤ 水射孔液 ② 聚合物射孔液 ③ 油基射孔液 ④ 酸基射孔液
第四节 油气层爱护
一、油气层损害 入井流体与储层及其流体不配伍时造成近井地带 油层渗透率下降的现象。
分增人防调腐定水
层产工
整蚀向平
注措举砂井流井井
水施升
体
第三节 射孔方案设计
一、射孔参数设计
主要考虑的问题：
参数组合的产能比、套管损害状况和孔眼的力学稳定性 1.资料预备
① 收集射孔枪、弹的根本数据 ② 进展射孔弹穿深、孔径校正 ③ 计算钻井损害参数
2.射孔参数优选过程
① 建立各种储层和产层流体条件下射孔完井产能关系 数学模型,获得各种条件下射孔产能比定量关系；
② 收集本地区、邻井和设计井有关资料和数据，用以 修正模型和优化设计；
《固井与完井作业》1
组合回压凡尔可起双保险作用，应用 广泛；
五、扶正器
1．定义 装在套管体外面，起扶正、居中套管作用的装置称为套管扶正器。 2．作用 a、用来扶正套管，保持套管在井眼中居中，为驱替洗井液提供均匀畅通 的流道，保证套管柱与井壁环形空间的水泥浆分布均匀，提高水泥环 质量。 b、防止套管在高渗透地层段粘卡，减少套管磨损，保证套管顺利下井。 c、还可刮掉井壁上的疏松泥饼，提高水泥与地层的胶结质量。 3．安放原则 要使扶正器能起到扶正作用，必须合理设计扶正器的安放位置、数量及 相邻两个扶正器之间的距离。 一般原则是：安放在油气层部位、井径和井斜方位变化较大的井段。
三、固井胶塞
胶塞结构：
由内心、胶皮碗和帘布层组成。心体用生
铁、铸铝、玻璃钢或硬质橡胶等制成，然后将
其硫化在内心体上即成胶塞。现在大多内心用 硬橡胶，在底部加铝板制成。 上胶塞的作用：当全部水泥浆注完后，压 上胶塞，它顶着水泥浆下行，用来刮净粘附在
套管内壁上的水泥浆，并防止驱替钻井液与水
泥浆混合，避免尾部水泥浆污染，保证底部水 泥胶结质量。当到达阻流板时，显示碰压，则
3．作用
(1)下套管过程中，进行中途循环 洗井。
(2)下套管结束后，进行循环洗 井。
一、循环接头
4．结构
(1)大小头式循环接头一端为套 管外螺纹，另一端为钻杆内螺纹 式的大小头。 (2)活接头式循环接头一端为套
管外螺纹，另一端顶部(或侧面)焊
一活接头短节的两通接头。
二、固井水泥头
1．定义
水泥头是联接联顶节和固井管汇之 间的完成注水泥作业的井口装置。 2．作用 (1)联接套管串和各种管汇，通过它 来完成循环、注隔离液、注水泥浆、释 放胶塞、替浆等施工工序。它是固井作 业地面管汇井口总枢纽。 (2)承受高压，适应各种工艺固井。 (3)如果回压阀失灵，可实现憋压， 控制水泥浆倒流。 (4)通过它实现活动套管操作。
固井完井精简版
固井完井工程（精简版）一名词解释1.完井：在不同的储层特征和采油工程技术要求下，建立油气井筒与油气层合理的连接方式的工程.2.油气层损害室内评价：借助各种仪器设备，测定油气层的岩心与外来流体作用前后渗透率的变化，来认识和评价油气层损害的一种手段3.速敏：当流体在油气层中流动时，引起油气层中微粒运移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象4.完井液：钻开油气层，具有保护储层，使钻井完全钻进的钻井液5.固井：钻井后向井内下入套管，将套管与井壁间的环空注水泥封固的工程。
6.稠化时间：在一定温度和压力下，水与水泥混合后稠度达到100Bc所需要的时间7.水灰比：配置水泥浆时，配浆水的重量与干水泥的重量之比8.水泥浆失水：水泥浆中的自由水通过井壁相地层渗入的现象9.水泥浆流变性：水泥浆在外剪切应力下流动变形的特征10.水泥石的抗压强度：水泥是在压力作用下破坏前单位面积上所能承受得力11.挤水泥：补救注水泥或修井作业方式，是利用液体压力挤压水泥浆，使之进入底层缝隙或环形空间的一种方法12.失重：由于一定的原因，水泥浆在凝结过程中对其下部或底层所作用的压力逐渐降低就好像失掉啦一部分重量。
13.射孔：利用射孔器，射穿套管，水泥环直至产层，沟通井筒与产层间流体通道的技术。
14.聚能效应：利用装药一端空穴以提高爆炸后局部破坏作用的效应。
15.压降曲线：对于试油后的探井或生产井，关井后达到稳定静止时，以某一稳定的产量开井生产，通过压力计测量不同开井时间的井底流压，将井底流压与开井时间在直角坐标系上作图所得到的曲线16.表皮系数：油田的每个作业都可能对储层造成伤害，在井底周围形成一个损害带，其渗透率不小于为损害带的渗透率，描述损害程度大小的量称为表皮系数17.压力恢复曲线：当一口井以某一产量生产一定时间后，将井关闭，通过压力计测出井底压力恢复值随关井时间的变化，二者之间的关系曲线18.储层岩心敏感性：储层岩心在外来流体或压力作用下渗透率下降的现象，渗透率下降越大，说明储层岩心对此流体和压力的敏感性越大19.水泥的凝结过程（硬化过程）：水泥与水混合后，迅速与水发生法反应，生成各种水化物，水泥浆也逐渐有液态转变为固态的过程20.屏蔽暂堵技术：把近井壁地带的地层堵死以防止外来物质进入以保护油气层的技术。
第12章固井与完井
第十二章固井与完井为了安全钻进和采油的需要，在井眼中下入钢质套管，并在套管和井壁之间注入水泥浆的过程，称为固井。
固井是钻井工程中一个十分重要的环节，它可分为设计和施工两部分，设计部分包括：井身结构设计、套管柱设计和注水泥设计；施工部分包括：下套管和注水泥两部分。
如果固井质量出了问题将给钻井和采油带来许多麻烦（如套管断裂、套管变形、环空串槽），影响井的寿命，甚至使一口井报废。
因此，钻井工程技术人员对固井都是非常重视的，固井设计都是由钻井公司或钻井科进行的，并且由井队钻井技术员复查，尽量作到万无一失。
第一节井身结构井身结构是一口井下入套管的层次、套管尺和下入深度以及相应钻头尺寸的配合。
井身结构设计的依据是地层地质条件、地层孔隙压力和地层破裂压力。
一口井的套管可分为：表层套管（surfacecasing）、技术（中间）套管（protection casing、intermediate casing）和油层套管（production casing、oil string）。
１、表层套管封隔地表疏松层。
２、技术（中间）套管解决钻进过程中难以处理的各种漏、塌、喷等复杂地层问题。
３、油层套管为采油目的而下的套管。
除了要考虑到采油方面的要求外，在钻井方面还应根据地层压力、地层破裂压力以及其它特殊的地质因素来设计。
第二节固井目的1、封隔地下不同油、气、水层，防止串槽；2、为井的投产建立生产通道；3、封闭暂不开采的油、气层；4、为安装井口防喷装置创造条件；5、提供油、气井压力控制的基本条件；6、封闭复杂地层，保护井壁，防止坍塌、井漏等。
第三节固井工艺过程一、下套管套管柱结构casing string structur1、套管2、引鞋——引导套管入井；3、套管鞋——起钻防挂；4、回压阀——套管入井时增加浮力、控制水泥塞高度、防止回流；5、扶正器——扶正套管，提高顶替效率，提高固井质量；6、泥饼刷——提高固井质量；二、注水泥1、注水泥地面设备水泥车、储灰罐、水泥混合漏斗、压风机组、水泥浆管线、水管线、气管线。
固井、完井与试油
.
聚能式射孔器
最常用，是利用炸药爆轰的聚能效应产生的高
温高压高速聚能射流来射穿套管、水泥环及地层，
完成射孔作业。
按结构分有枪身射孔器和无枪身射孔器两类，核
心组成部分是聚能射孔弹。
.
1）聚能射孔弹
根据火药爆燃时聚能效应原理制造的，不同形状火药
在爆燃时能量传递方式不同。主要由弹壳、主炸药、
油管下入到所要射孔井段上部，电缆输送小直径射孔器，穿过油
管下到射孔井段，在套管中定位射孔。
可采用有枪身射孔器和无枪身射孔器。
可以降低油管内液面，使之达到负压射孔，减少储层伤害
适合于生产井不停产补孔和射开新层位，减少压井和起下油管作
业
过油管射孔枪直径受油管内径限制，无法实现高孔密、深穿透。
.
.
2-3 油管输送式射孔
地层和孔眼内爆炸残余物，畅通油流通道，同时避免井内液
体进入地层，防止油层内发生土锁和水锁。
•降低射孔损害、减少孔眼堵塞、提高产能有效方法
.
3、尾管射孔完井方法
特点 除具有套管射孔完井方
法的优点外，还可以减少套
管用量和固井水泥的用量，
从而降低完井成本。
完井方法(Completiom)
oil
zone
大类。
先期裸眼完井：
钻至油气层顶部时，先下入油层套管固井，然后换小尺寸的
钻头，用符合打开油气层条件的优质钻井液打开油气层裸眼
完成的完井方法。
后期裸眼完井：
先打开储集层，后将油层套管下入油气层顶部固井。
先期裸眼完井方法
后期裸眼完井方法
产层全部钻穿后应继续钻进一段，留足口袋停钻。口袋长度一般在
固井和完井
（ρ d max − ρ p min） × Dp min × g ≤ Δp N ( ΔpA ) 防井涌 防压差卡钻 防井漏 ≤ ρ fc1 防关井井漏
ρ d max + S g + S f ≤ ρ f min ρ d max + S f + S k ×
Dp max Dc1
第七章 固井和完井
Chapter 7 Well Cementing and completion
固井：下套管+注水泥 井身结构设计; 套管柱设计; 注水泥技术; 固井质量的核心问题就是套管柱的强度和环形 空间的密封及胶结质量问题。 完井 钻开生产层; 完井井底结构; 完井井口装置。
1
第一节 井身结构设计
25
26
注水泥过程
冲洗液+隔离液+下胶塞+水泥浆+ 上胶塞+顶替液
打前置液
注水泥浆
顶胶塞
替钻井液
碰 压 27
一、油井水泥
油井水泥是一种硅酸盐水泥。 对油井水泥的基本要求： （1）水泥能配成流动性良好的水泥浆，且在规定的时间 内，能始终保持这种流动性。 （2）水泥浆在井下的温度及压力条件下保持性能稳定； （3）水泥浆应在规定的时间内凝固并达到一定的强度； （4）水泥浆应能和外加剂相配合，可调节各种性能； （5）形成的水泥石应有很低的渗透性能等。
28
1、油井水泥的主要成分
（1）硅酸三钙3CaO·SiO2（简称C3S） 水泥的主要成份，一般的含量为 40％～65％。对水 泥的强度，尤其是早期强度有较大的影响。 （2）硅酸二钙2CaO·SiO2（简称C2S） 含量一般在24％～30％之间；水化反应缓慢，强度增 长慢；对水泥的最终强度有影响。 （3）铝酸三钙3CaO·Al2O3（简称C3A） 促进水泥快速水化；是决定水泥初凝和稠化时间的主 要因素；对于有较高早期强度的水泥，其含量可达15％。 （4）铁铝酸四钙4CaO2·Al2O3·Fe2O3（简称C4AF） 早期强度增长较快，含量为8％～12％。 除了以上四种主要成份之外，还有石膏、碱金属的氧化物等。
固井、完井与试油
未来固井、完井与试油技术的发展将更加注重多学科交叉 融合，包括地质学、物理学、化学、材料科学等领域，为 解决技术难题提供更多思路和方法。
谢谢观看
利用数字化技术，实现远程控制和智能化操作，提高试油效率。
环保试油技术
在试油过程中，注重环境保护，减少对地层和周边环境的污染。
04
固井、完井与试油的关 系
三者之间的相互影响
01
固井对完井的影响
固井是完井的基础，固井质量的好坏直接影响到完井的顺利进行。固井
的目的是封隔地层，防止地层流体互相渗透，为完井提供良好的基础。
固井的工艺流程
下套管
将套管下入井眼，并固定在预 定深度。
候凝
等待水泥浆凝固，期间需进行 加压、循环等操作，以确保水 泥浆充分凝固。
钻井准备
在钻达设计深度后，进行通井、 洗井等作业，确保井眼畅通无 阻。
注水泥浆
将水泥浆注入套管和井壁之间 的环形空间，以固定套管并封 隔地层。
起出套管
待水泥浆完全凝固后，将套管 起出井眼。
试油前的准备
包括钻井、测井等 前期工作，确保井 筒干净、无阻。
诱流
通过加压等方式， 使油、气、水层中 的流体流入井筒。
封堵
对已测试的层位进 行封堵，确保其他 层位不受影响。
试油技术的发展趋势
高压、高温、高含硫化氢等复杂油气藏的试油技术
针对复杂油气藏，发展相应的试油技术，提高测试成功率。
数字试油技术
完井技术的发展趋势
智能化完井
环保型完井
利用物联网、大数据等技术手段，实现完 井过程的智能化监测与控制，提高生产效 率和安全性。
注重环境保护，采用低毒、环保的化学剂 和材料，降低对环境的污染和破坏。
固井完井
名词解释1完井工程的定义：完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。
2盐敏：当高于地层水矿化度的工作液进入油气层后，可能引起粘土的收缩，失稳，脱落，当低于地层水矿化度的工作液进入地层后，则引起的粘土的膨胀和分散，这些都将导致油气层孔隙空间的缩小及堵塞，引起渗透率的下降从而伤害油气层的现象。
3水敏：油气层中的粘土矿物在原始的地层条件下处于一定的矿化度环境中，当淡水进入地层时，某些粘土矿物发生膨胀，分散和运移，从而减小或堵塞地层孔隙和吼道，造成渗透率下降的现象4绿泥石构成：由两个硅氧四面体夹一个铝氧八面体形成晶层，两个晶层间又有Mg（OH）2晶层，如此重叠形成绿泥石5水泥石：硬化后的水泥浆体6水泥浆：水为分散介质（连续相），粘土为分散相7水灰比：水与干水泥重量之比，一般为0.58稠化时间：水与水泥混合后稠度达到100Bc所需要的时间9水泥浆的失水：水泥浆中自由水通过井壁向地层中渗入的现象10水泥浆的流变性：水泥浆在外加剪切应力作用下流动变形的特性11水泥浆的顶替效率：水泥浆在环行空间顶替泥浆的程度。
顶替效率越低，固井质量越差。
12提高顶替效率的主要措施：13加扶正器：是最有效的措施，特别在定向井中。
一般在封隔层段及附近30～50m内，每根套管加一个扶正器，其余井段3～5根套管加一个扶正器。
14活动套管：上下活动套管或旋转套管是提高顶替效率极有理的措施15水泥浆失重：水泥浆在凝结过程中，液柱压力降低的现象.16聚能效应：利用装药一端空穴以提高爆炸后的局部破坏作用的效应，称为聚能效应17正压射孔：是指射孔时的井底压力高于油藏压力。
18负压射孔：是指射孔时的井底压力低于油藏压力。
19射孔液：射孔时的一种液体，也称完井液，既有钻井液的功能也有完井液的功能20表层套管：封隔地表浅水层及疏松复杂地层，悬挂和支撑各级套管并安装井口21中间套管（技术套管）：在表层和油层套管间的，固技术需要的套管，一层，二层，多层22固井工程的定义：为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油，气和水层，保证勘探期间的分层试油及整个开采中合理的油气生产，为此下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥的系统工程简答1完井工程的理论基础：1）通过对油气层的研究以及对油气层潜在损害的评价，要求从钻开油层开始到投产每一道工序都要保护油气层，以保证油气层发挥其最大产能2）通过节点分析，优化压力系统，根据油藏工程和油田开发全过程特点以及开发过程中所采取的各项措施，来选择完井方式及方法和选定套管直径。
《固井与完井》课件
固井与完井的挑战与解决方案
1
难点
需要在井下完成工作，不同的地层和介质需要不同的技术和工具。
2
解决方案
引入网络、AI和机器学习技术，以改进工效和精度，并开发更好的工具和设备。
3
难点
成本高。
4
解决方案
提高研发水平，简化流程，优化成本。
5
难点
开采难度大。
固井的重要性与目的
确保井下安全
防止井壁塌陷，防止井下物质 泄漏。
维持井型
保持井壁的固定，确保井型和 完井的有效性。
加强流体控制
控制地层油气和水的流动，以 及砂、泥浆和黏土等井下杂质 的管控。
固井的基本步骤
1
配制及注入水泥
准备好所需的混合物，注入沉淀后的水泥。
2
放置套筒
在油井中放置一根管子，以容纳水泥。
钻井
用钻具从地面或海底向下钻井。
套管
钻好一个地层后，套管是为了下次在这里钻井时， 能快速的进入下一块地层。
泵抽
将油从地下抽到地上，分离油和水。
常见的固井与完井技术
口径控制井完井
通过多次剖分管柱，让砂层上的油渗透到管柱中。
开孔完井
通过改变油管中的压力，让油在砂层上形成一条缝隙，这样油可以向上流动。
抽油杆完井
3
打开井口
只有在套管放置到位时才可打开井口，使水泥注入井壁。
完井的定义和作用
1 定义
完井是将油管接到天然气或石油井上以便生 产的过程。
2 作用
完井的目的是使井中石油或天然气充分流动， 直到被攫取；可以隔离不同水平的油气，适 当控制产油和产水。
完井的流程与技术
第七章固井与完井
五、井身结构设计方法
1、求中间套管下入深度的假定点
（1）不考虑发生井涌
由
ρf =ρpmax+ Sb + Sg + Sf
ρdmax
计算出ρf ，在破裂压力曲线上查出ρf 所在的井深D21 ，
即为中间套管下深假定点。
（2）考虑可能发生井涌
由
ρf =ρpmax+Sb+ Sf + Sk ×Dpmax/ D21
压差允值p： PN: 15～18 MPa ， PA： 21～23 MPa
四、裸眼井段应满足的力学平衡条件 （1） ρdmax≥ρpmax+ Sb
（2） (ρdmax-ρpmin)×Dpmin×0.00981≤△P
（3） ρdmax+ Sg + Sf ≤ρfmin （4） ρdmax+ Sf + Sk ×Dpmax/ Dc1≤ρfc1
壁厚：5.21～16.13 mm。小直径的套管壁厚小一些，大直径的套管 壁厚大一些。
另外有非标准的钢级和壁厚。
•套管的钢级 –API标准：H-40，J-55，K-55，C-75，L-80，N-80，C-90， C-95，P-110，Q-125。（数字×1000为套管的最小屈服强度 kpsi）。 –1kpsi=6.8947MPa –其中， H-40，J-55，K-55，C-75，L-80，C-90是抗硫的。
pper
f 2 Sb
Sf
S D31
D2
k
用试算法求D31。试取一个D31，计算出ρpper ，与D31处的实际地层压 力当量密度比较，若计算值与实际值接近，且略大于实际值，则确定为 尾管下深假定点；否则，另取D31进行试算 。
4、校核尾管下入到D31是否有被卡的危险 校核方法与中间套管的校核方法相同。只是将压差允值
固井与完井基础定义
固井与完井1、油井水泥oil well cement适用于油、气水井固井的水泥。
2、硅酸盐水泥：portland cement 也叫波特兰水泥以硅酸钙为主要成分，在熟料中加适量石膏共同磨细面成的水泥。
3、API水泥：API cement 美国石油学会把油井水泥分为A、B、C、D、E、F、G、H八个等级4、基本水泥：basic cement API油井水泥系列中的G级和H级水泥5、抗硫酸盐水泥：sulfateresistant cement 具有低抗硫酸盐侵蚀性能的水泥6、净水泥：neat cement没有加入外加剂或外掺料的水泥7、火山灰水泥：pozzolan cement 由火山灰、烧粘土、粉煤灰等硅质物质与石灰或硅酸盐水泥混合，具有高强度、抗高温、抗腐蚀性的水泥。
8、高铝水泥：high alumina cement 以铝酸钙为主，含铝量在50%-60%的熟料磨制而成的水泥9、改性水泥：modlified cement 通过外加剂（或外掺料）改变化学或物理性能的水泥。
10、早强水泥：high early strength cement 水泥石早期强度增长迅速的水泥。
11、促凝水泥：accelerated cement 加有促凝剂，缩短了水泥浆稠化时间的油井水泥12、石膏水泥：gypsum cement 加有半水石膏，以提高早期强度的水泥。
13、缓凝水泥：slow setting cement 硅酸盐水泥中由于减少C3S含量和增加C3S含量或在硅酸盐水泥中加入化学缓凝剂，而延长水泥浆稠化时间的水泥。
14、膨胀水泥：expansive cement 在凝固过程中体积适量膨胀的水泥。
15、高寒水泥：permafrost cement 用石膏与水泥或高铝水泥混合，在永久冻土区使用的水泥。
16、高温水泥：high temperature cement 在110度以上的温度下能延缓强度衰减的水泥。
17、填充水泥：filter cement掺混有填充材料的水泥18、触变水泥：thixotropic cement 加有触变剂，增强水泥浆触变性的水泥。
第7章 固井与完井
7.2 完井工程
3. 防砂完井法 (1) 裸眼砾石充填完井 钻开产层之前下套管固井，钻 开产层并在产层段扩眼，下筛管， 井眼与筛管间环空充填砾石。
砾石和筛管对地层的出砂起阻
挡作用。
7.2 完井工程
(2) 套管砾石充填完井 在套管射孔完井的出砂井段下筛管，
筛管和油层套管之间环空中充填砾石。
砾石直径：6～8 倍砂粒中径 砾层厚度：≥8 倍砾石直径 裸眼砾石充填砾层厚 ≥30mm 套管砾石充填砾层厚 ≥15mm
第7章 固井与完井
7.1 固井工程 7.2 完井工程
7.1 固井工程
在钻出的井眼内下入套管，并在套管柱 与井壁之间注上水泥浆，使套管与井壁
固结在一起的工艺过程。
7.1 固井工程
一、目的
1. 安装井口装置(防喷器)：(表层套管)。 2. 巩固疏松井段：(技术套管)。
3. 保证遇到井漏、井喷而压井时，不会压裂上部地层(井漏、更
(1) 先期裸眼完井
先下套管固井，后打开储集层。一 般结构距产层20m左右。 (2) 后期裸眼完井 先打开储集层，后下套管至产层以
上固井。
ห้องสมุดไป่ตู้
7.2 完井工程
2. 射孔完井法 国内外最为广泛和最重要实用的 一种完井方法。包括套管射孔完井和 尾管射孔完井。
工艺步骤：
钻穿油层至设计井深，下油层套管 至油层底部注水泥固井，射孔，射孔 弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层 某一深度，建立起油流的通道。
① 导管(必须有，但不属于井身结构之列)
② 表层套管：安装井口防喷器之用 ③ 技术套管：
按可能使用的最大泥浆密度考虑其深度，保护可能被压 裂的地层。
封隔复杂地层。
④ 油层套管
第4章固井、完井与试油 ppt课件
PPT课件
19
1.枪身；2.导爆索；3.射孔弹；4.弹架；5.固弹卡；6.安装架；7.旋塞
(a)多次使用型有枪身射孔器；(b)一次销毁型有枪身射孔器
PPT课件
20
无枪身射孔器：
由无枪身聚能射孔弹、弹架(或非密封的钢管)、起爆 传爆部件(或装置)等构成的射孔总成。
无枪身射孔器按照射孔弹结构和固弹方式:
套管下到油气层底部，固井后射孔打开油气层。 世界各主要产油国广泛使用的完井方法，70％～90％。 射孔(perforating)：射孔枪在油层某一层段套管、水泥环
和地层之间打开孔道，使地层中流体能流出。 炮弹射孔的孔眼也称为炮眼。 在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯
PPT课件
2
PPT课件
3
二.井身结构
定义： 一口井中下入套管的层次
、下入深度、井眼尺寸与套管 尺寸的配合，以及各层套管外 水泥返高等。
水泥返高：指固井时套管与井 壁之间水泥环上升的高度。
PPT课件
4
各层套管的作用
导 管：封隔地表疏松地层，防止钻井液渗入地基影响井 架稳定以及在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装置 平面上来形成有控循环。
PPT课件
5
三、注水泥
下完套管之后，把水泥浆泵入套管内，再用钻井液把水泥浆 顶替到管外环形空间设计位置的作业称之为注水泥。
注水泥质量的基本要求： 1、依照地质及工程设计要求，套管下入深度、水泥浆返 高和管内水泥塞高度符合规定 2、注水泥井段环空内的钻井液全部被水泥浆替走 3、水泥环与套管和井壁岩石之间的连接良好 4、水泥石能抵抗油、气、水完井方法
尾管射孔完井
PPT课件
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优点 可选择性地射开油层，避免 层间干扰；有利于进行分层试油、 分层开采、分层酸化压裂、分层注 水等作业。
石油钻井行业——固井与完井
p N 0.00981 Dmin
p min Sb
在地层压力曲线上找出 ρpper 所在的深度即 为中间套管下深D2。
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3、求钻井尾管下入深度的初选点D31
根据中间套管鞋 D2处的地层破裂压力当量密度 ρf2 ，求出 继续向下钻进时裸眼井段所允许的最大地层压力当量密度：
pper f 2 Sb S f
2
3
二、井身结构设计的原则
1、有效地保护油气层；
2、有效避免漏、喷、塌、卡等井下复杂事故的发生 ，保证安全、快速钻进； 3、当实际地层压力超过预测值而发生井涌时，在一 定压力范围内，具有压井处理溢流的 能力。
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三、井身结构设计的基础数据
地层岩性剖面、地层孔隙压力剖面、地层破裂压力剖面 、地层坍塌压力剖面。 6个设计系数： 抽系压力系数Sb；0.024 ～0.048 g/cm3
根据中间套管鞋处的地层压力当量密度 ρp2 ，计算出若
钻进到深度D2发生井涌关井时，表层套管鞋D1处所承受 的井内压力的当量密度：
fE p 2 S b S f
D2 D1
Sk
用试算法确定 D1。试取一个 D1，计算 ρfE ，计算值与 D1 处的地层破裂压力当量密度值比较；若计算值接近且小
于地层破裂压力值，则确定 D1为表层套管下深。否则，
重新试取D1进行试算。
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七、套管尺寸与钻头尺寸的选择
1. 原则：
（1）套管能顺利下入井眼内，并具有一定的环空间隙柱水泥。
（2）钻头能够顺利通过上一层套管。
2. 经验配合关系
长期实践形成的经验配合关系（P 256，图7-3） 国内常用的配合关系： (17 ½) 13 3/8——(12 ¼) 9 5/8——(8 ½) 5 ½
第三章固井、完井
a、定义：A、B、C、D、E与F级油井水泥，是硅酸钙为主要成分的水泥熟料， 加入适量石膏和助磨剂，磨细制成的产品。 在粉磨与混合D、E、F级水泥般的过程中，允许掺加适宜的调凝剂， 并要求助磨剂对强度没有负面影响。
G、H级油井水泥，主要成分与前面相同。加入适量的石膏或石膏和 水，磨细制成的产品，在粉磨与混合 G、H级水泥过程中不允许掺加任何 其它外加物。
a、地层压力；b、破裂压力；c、坍塌压力；d、地应力
所谓地层压力剖面就是地层压力随井深的变化。如图 8-2 ， 就是随井深的加深而增大的。
3、按实际情况决定各层套管下入深度 如确知井下压力不高，不压裂地层之时，可不
必按破裂压力来确定各层套管的下入深度。而按该地区
的实际情况而定，这样节省套管，节省水泥，减少施工 程序。
三、下套管
(一)、套管柱的外载 1、轴向载荷：主要是拉力。拉力过大，将引起连接丝扣（圆
扣）被拉坏而断裂。而管体被拉断的情况很少，不允许存在 轴向压力，只在较少场合下出现受拉压力（为什么？防止弯 曲，不居中） 1）浮力：套管在井内钻井液中因管体排开钻井液而受到浮力。 套管受浮力的效果可以认为是套管的线密度因浮力作用而变 小，其影响用浮力系数计算，表示管柱受浮力后剩余重量为 其在空气中重要的百分数。
它是下在表层套管与油层之间的。 可以下多层，也可以不下，由具体情况条件而定。
浅井：地质条件不复杂，技术套管少或没有
深井：地质条件复杂，技术套管层多。 技术套管保证满足不等式Pf≥Pd≥Pp。
4、油层套管：油井钻完以后下的最后一层套管，直径最 小。 功用以封隔油、气、水层，以及不同物性的油气 层，以利于分层开采，防止底水并形成生产通道，或
弯曲应力等，多以安全系数的方式计入。
钻井工程理论与技术 第七章 固井和完井
∆PN = + ρ p min − Sb 0.00981Dmin
在地层压力曲线上找出 的下深 D 。 2
ρpper 所在的深度即为中间套管
3、求钻井尾管下入深度的初选点 D 、 31
根据中间套管鞋处的地层破裂压力当量密度 ρ f 2 ，求 出继续向下钻进时 裸眼井段所允许的最大地层压力当量密度： 裸眼井段所允许的最大地层压力当量密度：
五、井身结构设计方法 1、求中间套管下入深度的初选点 、 （1）不考虑发生井涌 ） 由 ρf = ρpm + Sb + Sg + S f ax 计算出 ρf ，在破裂压力曲线上查出 ρf 所在的井 即为中间套管下入井深的初选点。 深 D ，即为中间套管下入井深的初选点。 21 （2）考虑可能发生井涌 ） 由 ρf = ρpm + Sb + S f + Sk * Dpm / D ax ax 21 用试算法求 D ；先试取一个 D ，计算 ρf ， 21 21 比较， 将计算出的 ρf 与 D 所查得的 ρf 比较，若计算值与实 21 际值相差不大且略小于实际值， 际值相差不大且略小于实际值，可以确定 D 为中间套管 21 的初选点，否则，重新进行试算。 的初选点，否则，重新进行试算。 一般情况下，在新探区，取以上（ ）、（ ）、（2） 一般情况下，在新探区，取以上（1）、（ ）两 的较大值。 种条件下的 D 的较大值。 21
：最小地层孔隙压力所处的井深，m （当有多个最小 最小地层孔隙压力所处的井深， 地层压力点时，取最大井深） 地层压力点时，取最大井深） • 若 ∆P < ∆P ，则确定 D 为中间套管的下入深度 D 。 21 2 N • 若 ∆P > ∆P ，则中间套管应小于初选点的深度，需根据压 则中间套管应小于初选点的深度， N 差卡钻条件确定中间套管的下深。 差卡钻条件确定中间套管的下深。 求在压差 ∆P 条件下所允许的最大地层压力为： N 条件下所允许的最大地层压力为：
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固井与完井1、油井水泥oil well cement适用于油、气水井固井的水泥。
2、硅酸盐水泥：portland cement 也叫波特兰水泥以硅酸钙为主要成分，在熟料中加适量石膏共同磨细面成的水泥。
3、API水泥：API cement 美国石油学会把油井水泥分为A、B、C、D、E、F、G、H八个等级4、基本水泥：basic cement API油井水泥系列中的G级和H级水泥5、抗硫酸盐水泥：sulfateresistant cement 具有低抗硫酸盐侵蚀性能的水泥6、净水泥：neat cement没有加入外加剂或外掺料的水泥7、火山灰水泥：pozzolan cement 由火山灰、烧粘土、粉煤灰等硅质物质与石灰或硅酸盐水泥混合，具有高强度、抗高温、抗腐蚀性的水泥。
8、高铝水泥：high alumina cement 以铝酸钙为主，含铝量在50%-60%的熟料磨制而成的水泥9、改性水泥：modlified cement 通过外加剂（或外掺料）改变化学或物理性能的水泥。
10、早强水泥：high early strength cement 水泥石早期强度增长迅速的水泥。
11、促凝水泥：accelerated cement 加有促凝剂，缩短了水泥浆稠化时间的油井水泥12、石膏水泥：gypsum cement 加有半水石膏，以提高早期强度的水泥。
13、缓凝水泥：slow setting cement 硅酸盐水泥中由于减少C3S含量和增加C3S含量或在硅酸盐水泥中加入化学缓凝剂，而延长水泥浆稠化时间的水泥。
14、膨胀水泥：expansive cement 在凝固过程中体积适量膨胀的水泥。
15、高寒水泥：permafrost cement 用石膏与水泥或高铝水泥混合，在永久冻土区使用的水泥。
16、高温水泥：high temperature cement 在110度以上的温度下能延缓强度衰减的水泥。
17、填充水泥：filter cement掺混有填充材料的水泥18、触变水泥：thixotropic cement 加有触变剂，增强水泥浆触变性的水泥。
19、纤维水泥：fiber cement在干水泥或水泥浆中加有纤维物质，以提高堵漏性能和增强水泥石韧性的水泥20、水泥浆：cement slurry 水泥与配浆液按一定比例混拦所形成的浆体。
21、高密度水泥浆：weithted cement slurry 密度高于2.10 g/ cm³的水泥浆.22、常规密度水泥浆：:normal density cement slurry密度介于 1.75g/cm³-2.10 g/ cm³之间的水泥浆.23、低密度水泥浆：light weight cement slurry :密度介于1.30g/ cm³-1.75 g/cm³之间的水泥浆.24、超低密度水泥浆：ultra-light weight cement slurry :密度低于1.30g/ cm³的水泥浆.25、泡沫水泥浆：foamed cement slurry 通过混以氮气或空气与表面活性剂配制而成的水泥浆。
26、胶乳水泥浆：latex cement slurry 由胶乳剂、表面活性剂、水和水泥等混合配制的水泥浆。
27、油基水泥浆：oil-base cement slurry 以水泥为分散剂、油为分散介质配制的水泥浆。
28、双凝水泥浆：separable setting slurry 一交固井作业注入两种不同稠化时间的水泥浆，一般先注入的水泥浆稠化时间长，后注入的水泥浆稠化时间短，29、水灰比：水泥浆中水对水泥的质量比。
30、沉降稳定性：kinetic stability 水泥浆体系中分散相在重力作用下是否容易下沉的性质。
31、游离液：free fluid 水泥浆静止过程中析出的自由水、外加剂、微细水泥颗粒及杂质组成的液体。
32、水泥浆密度：cement slurry density 水泥浆的质量与其体积的比值。
33、抗压强度：compressive strength 水泥石在压力作用下达到破坏前单位面积上所能承受的最大力。
34、胶结强度：bond strength水泥与套管或水尼与地层胶结面抗水压渗透能力的大小。
35、早期强度：early strength一般指水泥浆在8小时或更短时间的凝固强度。
36、初凝：initial set 当水泥凝结时间测定仪的试针沉入水泥浆中距底板0。
5毫米至1毫米时，则认为水泥浆达到初凝。
37、初凝时间：initial setting time 水泥与水混全开始到初凝所经历的时间。
38、终凝：final set 当水泥凝结时间测定仪的试针沉入水泥浆中不超过1毫米时，则认为水泥浆达到终凝。
39、终凝时间：final set水泥浆与水混合开始到终凝所经历的时间。
40、凝结时间：setting time用时间表征水泥浆静止后的凝固特性，分为初疱时间和终凝时间。
41、闪凝：flash set 水泥与水混合后发生快凝现象。
42、早凝：early set 指水泥浆比预计时间提前稠化或凝固。
43、配浆率：slurry yield 单位质量水泥能够配制的水泥浆体积。
44、流动度：fluidity表示水泥浆流动的难易程度。
用专门仪器测量得到的一定体积水泥浆的流散面积的平均直径来表示。
单位为厘米。
45、稠度：consistency水泥浆的粘稠程度，用来表征水泥浆的流动特性，单位符号为BC46、初始稠度：initial consistency在水泥浆稠化时间试验中，从试验开始的15分钟内测量到的稠度值。
47、水泥石强度：cement strength指水尼浆凝固成水泥石后可以承受各种外载荷的能力。
48、水泥浆胶凝强度：gel strength of cement slurry 也叫水泥浆静切力。
水泥浆在静止状态下产生废变形的剪切应力，即胶体形成胶凝能力的大小。
49、水泥浆滤失量：fluid loss of cement slurry 在6.9Mpa压差条件下，用规定的滤失仪，在30分钟内所测量水泥浆的滤失量。
50、水泥外加剂：cememt additive 用来调节水泥浆性能，添加量小于5%的材料的总称。
51、外掺料：addition of cement 为改善水泥浆的物理化学性能，添加量大于5%的固休材料的总称52、固井：well cementing 在井眼内按设计要求下入套管柱。
并在套管柱与井壁形成的环形空间注入水泥浆使之固结在一起的工艺过程。
53、固井设计：cementing design 为完成固井作业所做的设计。
54、固井工艺：cementing techniques完成固井作业的工艺。
55、尾管固井：liner cementing 用钻柱或套管柱将一段套管送至设计井段，通过悬挂装置悬挂在上层套管上，并向此段套管的环形空间注水尼浆的一种固井方法。
56、注水泥：cementing 用注水泥设备将水泥浆自井口泵入井内，并使水泥浆充填设计封固空间的作业。
57、常规注水泥法：conventional primary cementing 全井下套管，实行一次注水泥的固井作业。
58、分级注水泥：stage cementing 借助于分级箍进行的两级或多级连续或不连续注水泥方法。
59、内管法注水泥：inner-string cementing 在大直径套管内，以钻杆或油管作内管，水泥浆通过内管注入井从套管鞋处返至套管外环形空间的注水泥方法。
60、双塞注水泥法：two plug cementing method 在注水泥浆的前后分别投入下胶塞和上胶塞的注水泥作业。
61、管外注水泥：outside cementing 也叫外管法注水泥。
通过环空插入管向环空内注水泥充填的方法。
62、反循环注水泥：reverse circulation cementing 水泥浆通过环空注入，钻井液从套管内返使水泥浆到达环空设计位置的方法。
63、延迟固井：delayed set cementing先在井筒内注入具有超长稠化时间的缓凝水泥浆，然后再下入套管的注水泥方法。
64、水泥返高：cement top 环空水泥面在井下的深度。
65、水泥塞：cement plug注入井内某一深度的一段水泥浆并使其凝固。
66、注水泥塞：cementing plug也叫打水泥塞。
在井内适当位置注入水泥浆形成水泥塞的作业。
67、挤水泥：squeeze cementing将水泥浆挤入环空或地层的注水泥作业。
68、替浆压缩系数：compressibility of displacing fluid固井时由于液体受压缩和套管膨胀，实际替入浆量与理论计算量差值与理论量的百分比。
69、冲洗液：washing fluid 为冲洗和稀释钻井液而使用的液体。
70、隔离液：spacer fluid 用于分隔井下两种不能相混的流体的作业液。
71、前置液：ahead fluid 注水泥前，在钻井液与水泥浆之间注入的一段特殊配制的液体通常由冲洗液和隔离液两部分组成。
72、领浆：leading slurry 入井水泥浆前段经过专门设计的水泥浆。
73、尾浆：tail slurry最后注入的主要用来封隔目的层和套管鞋的水泥浆。
74、压塞液：fluid behind plug 注水泥结束后压入上胶塞时专门配制的一段顶替液。
75、可泵性：pumpable ability 水泥浆可泵送的难易程度。
76、水泥浆流变性：cement slurry rheologycal behavior 水泥浆在外力作用下产生流动和变形的特性。
77、注水泥流变设计：rheological design of cementing 根据水泥浆流变性能和实际井眼条件及机泵能力，计算获得最佳顶替流态所需施工参数的设计。
78、紊流顶替：turbulent flow displacement 水泥浆在环形空间呈紊流状态下的顶替。
79、接触时间：contact time 前置液或水泥浆流经地层某点的总时间。
80、环空返速：annular return velocity 环空流体上升速度。
81、碰压：plug bump 在顶替水泥浆结束时，胶塞与套管承托环相撞而泵压突增的现象。
82、泄压候凝：cement set at atmosphere 也叫敞压候凝。
水泥浆在管内井口处于常压条件下的候凝方式83、管内憋压候凝：cement set by pressuring casing 水泥浆在井口对环空施加一定压力条件下的候凝方式。
84、环空憋压候凝：cement set by pressurizing casing annular 水泥浆在井口对环空施加一定压力条件下的候凝方式。